DE1083891B

DE1083891B - High voltage compressed air switch

Info

Publication number: DE1083891B
Application number: DEV16292A
Authority: DE
Inventors: Richard Schulz; Dipl-Ing Herbert Wutz
Original assignee: Continental Elektronidustrie AG
Current assignee: Continental Elektronidustrie AG
Priority date: 1959-04-01
Filing date: 1959-04-01
Publication date: 1960-06-23
Also published as: CH383465A

Description

Hochspannungsdruckluftschalter Wird bei Hochspannungsdruckluftschaltern die für die Schaltvorgänge notwendige Druckluft einem geerdeten Druckluftvorratsbehälter entnommen und über einen Hohlkörper, z. B. einen Stützisolator, einem der Schaltstelle zugeordneten Druckraum zugeführt, so können beim Abschaltvdrgang, also dann,- wenn durch den Stützisolator Druckluft zur Schaltstelle strömt, innerhalb dieses Hohlkörpers und des Druckraumes durch Druckwellen ausgelöste, beachtliche niederfrequente Schwingungen auftreten. Die Amplituden dieser Schwingungen sind von der Größe des speisenden und gespeisten Volumens, von der Länge und dem Querschnitt der die beiden Volumen verbindenden Leitung und vom jeweiligen Druck abhängig. Diese Schwingungen werden noch von Druckwellen überlagert, die durch unvermeidbare Unstetigkeiten und Stoßstellen innerhalb des Hohlkörpers bzw. Druckraumes ausgelöst werden. Wenn eine direkte Verbindung zwischen speisendem und gespeistem Volumen besteht, setzen sich diese Schwingungen bis zur Schaltstelle fort und verursachen dort rasch wechselnde Schwankungen der elektrischen Festigkeit innerhalb der Schaltstrecke, was sich sehr nachteilig auf das Schaltvermögen des Schalters auswirkt. Die gleichen Erscheinungen treten auch in den für die Steuerluft benötigten Behältern und Leitungen auf.High-voltage compressed air switch Used with high-voltage compressed air switches the compressed air required for the switching operations to a grounded compressed air reservoir taken and over a hollow body, for. B. a post insulator, one of the switching point assigned pressure chamber supplied, so can during the shutdown, so then - if Compressed air flows through the post insulator to the switching point, within this hollow body and the pressure space caused by pressure waves, considerable low-frequency vibrations appear. The amplitudes of these oscillations depend on the size of the feeding and fed volume, on the length and cross-section of the two volumes connecting line and depending on the respective pressure. These vibrations will still superimposed by pressure waves caused by unavoidable discontinuities and joints are triggered within the hollow body or pressure chamber. If a direct connection exists between the feeding and feeding volume, these oscillations settle to the switching point and cause rapidly changing fluctuations in the electrical strength within the switching path, which is very disadvantageous the switching capacity of the switch. The same phenomena also occur in the containers and lines required for the control air.

Bild 1 zeigt in schematischer Darstellung die pneumatisch gekoppelten Druckräume eines Druckluftschalters. Hierbei ist A ein Druckluftvorratsbehälter auf Erdpotential und B ein weiterer Behälter auf Hochspannungspotential, welcher eine nicht dargestellte Leistungsschaltstelle umschließt. Beide Behälter sind über eine als Isolierrohr oder Hohlstützersäule ausgebildete Nachfülleitung C verbunden. Die einzelnen Räume können dabei unter einem beliebigen Druck stehen. Wird nun bei einem Ausschaltvorgang der Raum B mit Druckluft aufgefüllt oder wird, falls der Raum B bereits unter Druck steht, verbrauchte Druckluft nachgefüllt, dann werden im gesamten Druckraum Schwingungen ausgelöst. Von entscheidendem Einfluß auf das Schaltvermögen eines Druckluftschalters ist dabei nur der zeitliche Druckverlauf im Raum B bzw. an der Schaltstelle. Wäre in den Druckräumen keinerlei Dämpfung vorhanden, dann würde der Druck im Raum B - vereinfacht dargestellt -- dauernd gemäß der Kurve a in Bild 2 zwischen dem Doppelten des mittleren Druckes p1 und Null schwanken. Bei einer gewissen Dämpfung, wie sie normalerweise durch konstruktive Gegebenheiten im Schalteraufbau meist vorhanden ist, entsteht ein Druckverlauf, wie es die Kurve b in Bild 2 zeigt. Auch hierbei schwankt während eines längeren Zeitraumes die Dichte der Luft und damit die elektrische Festigkeit an der Schaltstrecke beträchtlich, so daß unter Umständen Rückzündungen an der Schaltstrecke entstehen können.Figure 1 shows a schematic representation of the pneumatically coupled Pressure chambers of a compressed air switch. Here A is a compressed air reservoir on earth potential and B another container on high voltage potential, which encloses a power switching point, not shown. Both containers are over a refill line C designed as an insulating tube or hollow support column is connected. The individual rooms can be under any pressure. Will now be at a switch-off process, space B is filled with compressed air or, if the Room B is already under pressure, used compressed air is topped up, then Vibrations triggered in the entire pressure chamber. Crucial to that The switching capacity of a compressed air switch is only the pressure curve over time in room B or at the switching point. If there were no damping in the pressure chambers, then the pressure in space B - shown in simplified form - would be continuously according to the curve a in Figure 2 fluctuate between twice the mean pressure p1 and zero. With a certain attenuation, as is normally the case with structural factors is mostly present in the switch structure, a pressure curve is created like the curve b in picture 2 shows. Here, too, the density fluctuates over a longer period of time the air and thus the electrical strength at the switching path is considerable, so that under certain circumstances re-ignition can occur at the switching path.

Da der Vorgang niederfrequent verläuft, kann die Druckabsenkung mit dem Löschaugenblick zeitlich zusammenfallen und besonders bei hohen Anstiegssteilheiten und hohen Überschwingwerten der wiederkehrenden Spannung zu Rückzündungen, in ungünstigsten Fällen, besonders im Grenzbereich des Abschaltvermögens einer Schaltstelle, sogar zu Stehfeuer führen. Ebenso können sogenannte späte Rückzündungen, d. h. Rückzündungen unmittelbar nach erfolgreicher Lichtbogenlöschung, bei einem gewissen Wert der wiederkehrenden Spannung auf Grund der erläuterten Vorgänge auftreten.Since the process takes place at a low frequency, the pressure reduction can be carried out with coincide with the moment of deletion and especially with steep inclines and high overshoots of the recurring voltage to reignition, in worst case Cases, especially at the limit of the breaking capacity of a switching point, even lead to standing fire. So-called late flashbacks, i. H. Re-ignition immediately after successful arc extinction, with a certain value of the recurring Stress may occur due to the operations explained.

Die Erfindung vermindert die nachteiligen und die Schaltleistung eines Gerätes begrenzenden, mit starken Druckabsenkungen verbundenen Schwingungserscheinungen im Bereich der Schaltstrecke. Sie bezieht sich auf Druckluftschalter, deren zur Lichtbogenlöschung und auch zur Betätigung dienende Druckluft einem Vorratsbehälter entnommen und über einen Hohlkörper, insbesondere Stützisolator, einem der Schaltstelle zugeordneten Druckraum zugeführt wird. Erfindungsgemäß ist am oberen Ende des Stützisolators an der Einströmstelle der Druckluft in den Schaltraum ein als Strömungswiderstand ausgebildeter Einbauteil solcher Konstruktion vorgesehen, daß die beim Schalten entstehenden Schwingungen der Druckluft derart gedämpft werden, daß sie ohne wesentliche Einwirkung auf den Löschvorgang bleiben.The invention reduces the disadvantageous and the switching performance of a Device limiting, associated with strong pressure drops in the area of the switching path. It relates to compressed air switches whose for Arc extinguishing and also for actuation serving compressed air a storage container taken and over a hollow body, in particular a post insulator, one of the switching point assigned pressure chamber is supplied. According to the invention is at the upper end of the post insulator at the point of inflow of the compressed air into the switch room as a flow resistance trained built-in part of such a construction provided that when switching resulting vibrations of the compressed air are dampened in such a way that they are without significant Effect on the deletion process remain.

Zweckmäßig sind die schwingungsdämpfenden Eigenschaften des Einbauteiles so gewählt, daß während des --Löschvorganges die den Druck abbauende Halbweile, welche der den mittleren Druck an der Schaltstelle übersteigenden Druckhalbwelle.folgt, eine Amplitude von höchstens einem Viertel des Wertes des mittleren Druckes p1 an der Schaltstelle besitzt. Den zeitlichen Druckverlauf,. wie er entsteht, wenn eine Vorrichtung gemäß der Erfindung angewandt wird, zeigt die Kurve c in Bild 2. Hiernach steigt der Druck in der Zeit t1 noch ausreichend schnell auf den vollen Wert an, überschwingt nur geringfügig und bleibt dann praktisch konstant; d. h., vom Zeitpunkt t1 an behält die elektrische Festigkeit an der Schaltstrecke einen annähernd gleichbleibend hohen Wert. Der zeitliche Druckverlauf ist natürlich stark vereinfacht dargestellt und nimmt z. B. keine Rücksicht auf die Nichtlinearität der auftretendem- Schwingungen --in den Drucklufträumen.The vibration-damping properties of the built-in part are useful chosen in such a way that the pressure-relieving half-time during the extinguishing process, which of the mean pressure at the Switching point exceeding Pressure half-wave, an amplitude of at most a quarter of the value of the mean pressure p1 at the switching point. The pressure curve over time. shows how it arises when a device according to the invention is applied curve c in Figure 2. After this, the pressure still rises sufficiently in time t1 quickly to full value, overshoots only slightly and then remains practical constant; d. That is, from time t1 onwards, the electrical strength at the switching path is maintained an almost consistently high value. The pressure curve over time is natural shown in simplified form and takes z. B. no consideration of the non-linearity the occurring vibrations - in the compressed air rooms.

Vorteilhaft ist der schwingungsdämpfende Einbauteil eine durchbohrte Platte, ein Sieb od. dgl. Die Bohrungen bzw. Unterbrechungen im Einbauteil können einen unterschiedlichen Durchmesser haben und/oder gegeneinander geneigt sein. Auch können mehrere Einbauteile in Strömungsrichtung der Druckluft hintereinander angeordnet werden. Diese Einbauteile an der Drucklufteinldästelle bewirken bereits eine beträchtliche Dämpfung der Schwingung. Wird in -Strömungsrichtung hinter dem Einbauteil zusätzlich ein zur Richtungsänderlüng des Druckluftstromes dienendes Leitblech vorgesehen, so werden fortlaufend Druckwellen durch Refle-xiöneri an -den Flächen des Leitbleches und den Wandungen des die Schaltstelle umschließenden Gehäuses- derart abgebaut, daß an der Schaltstrecke dem Schwingungsvorgang nur noch unbedeutende Druckschwankungen - überlagert werden.The vibration-damping built-in part is advantageously a pierced one Plate, a sieve or the like. The holes or interruptions in the built-in part can have a different diameter and / or be inclined towards one another. Even several built-in parts can be arranged one behind the other in the direction of flow of the compressed air will. These built-in parts at the compressed air inlet already cause a considerable amount Damping of vibration. Is additionally in the direction of flow behind the built-in part a guide plate serving to change the direction of the compressed air flow is provided, in this way pressure waves are continuously generated by reflections on the surfaces of the guide plate and the walls of the housing surrounding the switching point - dismantled in such a way that that the oscillation process only insignificant pressure fluctuations at the switching path - be superimposed.

ur en ?Maßnahmen insgesamt D cli die vorbeschrieben --' wird eine so beträchtliche Verbesserung der Verfestigung der Schaltstrecke während des Abschaltvorganges erreicht, daß der Schalter auch bei wesentlich höheren Einschwingfrequenzen ein hohes Schaltvermögen besitzt. Darüber hinaus kann bei einem Schalter mit Mehrfachunterbrechung die Anzahl der Unterbrechungsstellen verringert werden, da die Zuordnung einer höheren anteiligen Spannung möglich ist.For a total of measures D cli those described above, such a considerable improvement in the consolidation of the switching path is achieved during the switch-off process that the switch has a high switching capacity even at significantly higher transient frequencies. In addition, in the case of a switch with multiple interruptions, the number of interruption points can be reduced, since it is possible to assign a higher proportional voltage.

Würde man den Einbauteil gemäß der Erfindung an anderer Stelle, z. B. im mittleren Teil oder am unteren Ende des Hohlisolators, anbringen, dann hätte dies eine Verzögerung des Nach- oder Auffüllvorganges des Raumes B, also eine Verlängerung der Schaltereigenzeit, zur Folge. Ferner könnte das Volumen der Hohlstützersäule, welches nach wie vor mit dem Volumen des Raumes B pneumatisch direkt gekoppelt bleibt, zu Schwingungen - jedoch mit veränderter Eigenfrequenz - angeregt werden. Beides ist aber unerwünscht.If one would use the built-in part according to the invention elsewhere, e.g. B. in the middle part or at the lower end of the hollow insulator, then would have this is a delay in the refilling or filling process of space B, i.e. an extension the switch operating time, result. Furthermore, the volume of the hollow support column, which remains pneumatically coupled directly to the volume of room B, to vibrate - but with a changed natural frequency - are stimulated. Both but is undesirable.

Die gleiche Anordnung läßt sich sinngemäß auch vor Einströmöffnungen an Ventilen anwenden. In diesem Falle verhindert sie, besonders wenn durch große Leitungslängen entstandene steile Druckfronten ein starkes Überschwingen und nachfolgende tiefe Druckabsenkungen auslösen, ein Flattern des Ventiltellers.The same arrangement can analogously also be used in front of inflow openings apply to valves. In this case it prevents it, especially if by large Steep pressure fronts resulting from line lengths, a strong overshoot and subsequent trigger deep pressure drops, a fluttering of the valve plate.

Die Erfindung besitzt noch einen weiteren, nicht unerheblichen Vorteil. Entsteht in einem Schalter Stehfeuer, weil z. B. infolge ungünstiger Netzverhältnisse die abzuschaltende Leistung das Schaltvermögen des Schalters übertrifft, dann besteht die Gefahr, daß die ionisierte Luft aus der. Umgebung der Schaltstrecke iri die Hohlstützersäule vordringt und einen Innendurchschlag nach Erde einleitet, was eine Zerstörung des Schalters zur Folge haben kann. Ist aber an der Stelle des Schaltkammergehäuses, an der die Druckluft zugeführt wird, die Einlaßöffnung durch eine gelochte Abdeckplatte, ein Sieb oder einen sonstigen Körper mit Durchlaßkanälen abgedeckt, so werden derartige Überschläge nach Erde wirksam verhindert. Diese Wirkung kann erhöht werden, wenn im Hohlkörper nahe dem Einbauteil ein Kühlgitter vorgesehen wird. Die Durchlaßkanäle sind in ihrem Querschnitt und in ihrer Länge so gewählt, daß einerseits die für den Schaltvorgang notwendige Druckluft in genügender Menge und rasch genug hindurchströmen kann, daß aber andererseits verhindert ist, daß ionisierte Gase aus dem Bereich der Schaltstelle einen Überschlag nach Erde einleiten.The invention has a further, not inconsiderable advantage. If there is standing fire in a switch, because z. B. due to unfavorable network conditions the power to be switched off exceeds the switching capacity of the switch, then exists the danger that the ionized air from the. Surrounding the switching path iri the Hollow support column penetrates and initiates an internal breakthrough to earth, what a Destruction of the switch can result. But is in the place of the switching chamber housing, at which the compressed air is supplied, the inlet opening through a perforated cover plate, If a sieve or other body is covered with passage channels, such Effectively prevents flashovers to earth. This effect can be increased, though a cooling grille is provided in the hollow body near the built-in part. The passage channels are chosen in their cross-section and in their length so that on the one hand the for The compressed air required for the switching process can flow through it in sufficient quantity and quickly enough can, but on the other hand it is prevented that ionized gases from the area initiate a flashover to earth at the switching point.

Bild 3 zeigt ein Anwendungsbeispiel der Därripfungsvorrichtung gemäß der Erfindung in schematischer Darstellung. Hierbei ist 1 die Schaltkammer, welche eine Leistungsabschaltstelle, bestehend aus einem ortsfesten Schaltstück 2 und einer beweglichen Schaltdüse 3, umschließt. 4 ist ein Gehäuse, welches den nicht näher dargestellten Antriebsteil für die Schaltdüse 3 enthält. Bei 5 werden die Schaltgase beim Ausschaltvorgang ins Freie abgeführt. Die Hohlstützersäule 6 führt an der Einlaßöffnung 7 in die Schaltkammer 1 die für den Abschaltvorgang not= wendige Druckluft von einem nicht dargestellten Vorratsbehälter aus zu. Dabei ist die Einlaßöffnung durch eine gelochte Platte 8 abgedeckt, welche den Luftstrom in eine Vielzahl von Einzelströmen aufteilt. Durch ein eingesetztes Leitblech 9 wird zusätzlich verhindert, daß sich Druckwellen in direkter Richtung von der Einlaßöffnung gegen die Schaltstrecke hin ausbreiten können. Außerdem können ionisierte Gase, z. B. im Falle eines Stehfeuers, nicht mehr unmittelbar in die Hohlstützersäule eindringen.Figure 3 shows an application example of the rippling device according to of the invention in a schematic representation. Here 1 is the switching chamber, which a power cut-off point, consisting of a stationary contact piece 2 and a movable switching nozzle 3, encloses. 4 is a housing, which is not closer to the shown driving part for the switching nozzle 3 contains. At 5 the switching gases discharged into the open during the switch-off process. The hollow support column 6 leads to the inlet opening 7 in the switching chamber 1, the necessary compressed air from one for the shutdown process not shown storage container from to. The inlet opening is through a perforated plate 8 covered, which the air flow in a variety of individual streams divides. An inserted guide plate 9 is also prevented that Pressure waves in the direct direction from the inlet opening towards the switching path can spread. In addition, ionized gases, e.g. B. in the case of a standing fire, no longer penetrate directly into the hollow support column.

Bild 4 zeigt ein die Einlaßöffnung zur Schaltkammer 1 verschließendes gelochtes Blech 10 mit dem geneigten Leitblech 11 in zwei Ansichten.Figure 4 shows an inlet opening to the switching chamber 1 that closes off perforated plate 10 with the inclined guide plate 11 in two views.

In Bild 5 besitzt die Lochplatte 12, die mit unterschiedlich geneigten Reflexionsflächen versehen ist, Bohrungen mit verschiedenem Durchmesser, verschiedenem Neigungswinkel und unterschiedlicher Länge. Abgedeckt wird hier die Lochplatte 12 durch ein Leitblech 13, dessen Reflexionsfläche gewölbt ist. Außerdem ist der Lochplatte 12 ein Kühler 14 mit vielen engen Kanälen vorgeschaltet. Er verhindert besonders wirksam Innenüberschläge durch seine entionisierende Wirkung.In Figure 5, the perforated plate has 12, which are inclined at different angles Reflective surfaces is provided, holes with different diameters, different Angles of inclination and different lengths. The perforated plate 12 is covered here by a guide plate 13, the reflection surface of which is curved. Also is the perforated plate 12, a cooler 14 with many narrow channels is connected upstream. He especially prevents effective internal flashovers due to its deionizing effect.

Eine ähnlich günstige Wirkung hat eine Ausführung gemäß Bild 6. Hierbei sind mehrere Lochplatten 15 mit Zwischenräumen 16 hintereinandergeschaltet. Die Bohrungen dieser Lochplatten haben verschiedenen Durchmesser und sind gegeneinander versetzt. Ein kalottenartig gestalteter Deckel 17 aus teilweise gelochtem Blech deckt die Lochplatten 15 ab. Eine fertigungstechnisch günstige Ausführung entsteht, wenn man, wie Bild 7 zeigt, gelochte Bleche 18 kalottenartig prägt und so zusammensetzt, daß ihre Innenflächen einen Hohlraum 19 einschließen. Der so entstandene Hohlkörper wird zweckmäßigerweise z.-B. durch ein engmaschiges Drahtgewebe 20 in zwei Teilräume aufgeteilt.An embodiment according to Figure 6 has a similarly beneficial effect. Here, several perforated plates 15 with spaces 16 are connected in series. The holes in these perforated plates have different diameters and are offset from one another. A dome-shaped cover 17 made of partially perforated sheet metal covers the perforated plates 15. A design which is advantageous in terms of production technology is obtained when, as shown in Figure 7, perforated metal sheets 18 are embossed in a dome-like manner and assembled in such a way that their inner surfaces enclose a cavity 19 . The resulting hollow body is expediently z.-B. divided into two sub-spaces by a close-meshed wire mesh 20.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Compressed air switch, its for arc extinguishing and also the compressed air required for actuation is taken from a reservoir and Via a hollow body, in particular a post insulator, one associated with the switching point Pressure chamber is supplied, characterized in that on upper End of the post insulator at the point where the compressed air flows into the switch room designed as a flow resistance built-in part of such a construction is that the vibrations of the compressed air that arise when switching are dampened in such a way that they remain without any significant effect on the deletion process.

2. Compressed air switch according to claim 1, characterized in that the vibration-damping properties of the built-in part are chosen so that during the extinguishing process the pressure-relieving Half-wave, that of the half-wave overshooting the mean pressure at the switching point follows, an amplitude of at most a quarter of the value of the mean pressure at the switching point.

3. Compressed air switch according to claim 1 and 2, characterized characterized in that the built-in part is in particular a perforated plate or a Sieve is.

4. Compressed air switch according to claim 3, characterized in that the Holes or openings in the built-in part have different diameters and / or are inclined towards one another.

5. Compressed air switch according to Claims 3 and 4, thereby characterized in that several built-in parts one behind the other in the direction of flow of the compressed air are arranged (Fig. 6).

6. Compressed air switch according to claim 1 to 5, characterized in that that in the direction of flow behind the built-in part to change the direction of the compressed air flow serving guide plate (11) is provided (Fig. 4).

7. Compressed air switch according to claim 6, characterized in that the guide plate (13) has a curved surface (Fig. 5) or dome-shaped (Fig. 6). B.

Compressed air switch after Claim 1 to 7, characterized in that the one which completely covers the built-in part The guide plate (17) is provided with several passage channels which are arranged in such a way that that a change in direction of the compressed air flow occurs (Fig. 6).

9. Compressed air switch according to claims 1 to 8, characterized in that the built-in part consists of two dome-shaped Shaped, bored shells (18), the curvatures of which a Include cavity (19) (Fig. 7).

10. Compressed air switch according to claim 9, characterized characterized in that a metal screen (20) is arranged in the interior of the cavity (19) is.

11. Compressed air switch according to claim 1 to 10, characterized in that im Hollow body near the built-in part (12) to prevent internal flashovers, a cooling grille (14) is provided (Fig. 5).